隨著科技進(jìn)步與社會(huì)發(fā)展，象手機(jī)、筆記本電腦、mp3播放器、pda、掌上游戲機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)等便攜式設(shè)備已越來越普及，這類產(chǎn)品中有許多是采用鋰離子電池供電，而由于鋰離子電池的特性與其它可充電電池不同，內(nèi)部通常都帶有一塊電路板，不少人對該電路的作用不了解，本文將對鋰離子電池的特點(diǎn)及其保護(hù)電路工作原理進(jìn)行闡述。

鋰電池分為一次電池和二次電池兩類，目前在部分耗電量較低的便攜式電子產(chǎn)品中主要使用不可充電的一次鋰電池，而在筆記本電腦、手機(jī)、pda、數(shù)碼相機(jī)等耗電量較大的電子產(chǎn)品中則使用可充電的二次電池，即鋰離子電池。

　　與鎳鎘和鎳氫電池相比，鋰離子電池具備以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

　　由于鋰離子電池的化學(xué)特性，在正常使用過程中，其內(nèi)部進(jìn)行電能與化學(xué)能相互轉(zhuǎn)化的化學(xué)正反應(yīng)，但在某些條件下，如對其過充電、過放電和過電流將會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部發(fā)生化學(xué)副反應(yīng),該副反應(yīng)加劇后，會(huì)嚴(yán)重影響電池的性能與使用壽命，并可能產(chǎn)生大量氣體，使電池內(nèi)部壓力迅速增大后爆炸而導(dǎo)致安全問題，因此所有的鋰離子電池都需要一個(gè)保護(hù)電路，用于對電池的充、放電狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)測，并在某些條件下關(guān)斷充、放電回路以防止對電池發(fā)生損害。
下頁中的電路圖為一個(gè)典型的鋰離子電池保護(hù)電路原理圖。

　　如圖中所示，該保護(hù)回路由兩個(gè)mosfet（v1、v2）和一個(gè)控制ic（n1）外加一些阻容元件構(gòu)成。控制ic負(fù)責(zé)監(jiān)測電池電壓與回路電流，并控制兩個(gè)mosfet的柵極，mosfet在電路中起開關(guān)作用，分別控制著充電回路與放電回路的導(dǎo)通與關(guān)斷，c3為延時(shí)電容，該電路具有過充電保護(hù)、過放電保護(hù)、過電流保護(hù)與短路保護(hù)功能，其工作原理分析如下：

1、 正常狀態(tài)

　　在正常狀態(tài)下電路中n1 的“co”與“do”腳都輸出高電壓，兩個(gè)mosfet 都處于導(dǎo)通狀態(tài)，電池可以自由地進(jìn)行充電和放電，由于mosfet 的導(dǎo)通阻抗很小，通常小于30 毫歐，因此其導(dǎo)通電阻對電路的性能影響很小。此狀態(tài)下保護(hù)電路的消耗電流為μa 級(jí)，通常小于7 μa。

2、 過充電保護(hù)

　　鋰離子電池要求的充電方式為恒流/ 恒壓，在充電初期，為恒流充電，隨著充電過程，電壓會(huì)上升到4.2v(根據(jù)正極材料不同，有的電池要求恒壓值為4.1v)，轉(zhuǎn)為恒壓充電，直至電流越來越小。電池在被充電過程中，如果充電器電路失去控制，會(huì)使電池電壓超過4.2v后繼續(xù)恒流充電，此時(shí)電池電壓仍會(huì)繼續(xù)上升，當(dāng)電池電壓被充電至超過4.3v 時(shí)，電池的化學(xué)副反應(yīng)將加劇，會(huì)導(dǎo)致電池?fù)p壞或出現(xiàn)安全問題。

　　在帶有保護(hù)電路的電池中，當(dāng)控制ic檢測到電池電壓達(dá)到4.28v（該值由控制ic決定，不同的ic 有不同的值）時(shí)，其“co”腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷�，使v2 由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷，從而切斷了充電回路，使充電器無法再對電池進(jìn)行充電，起到過充電保護(hù)作用。而此時(shí)由于v2 自帶的體二極管vd2 的存在，電池可以通過該二極管對外部負(fù)載進(jìn)行放電。

　　在控制ic檢測到電池電壓超過4.28v至發(fā)出關(guān)斷v2信號(hào)之間，還有一段延時(shí)時(shí)間，該延時(shí)時(shí)間的長短由c3 決定，通常設(shè)為1 秒左右，以避免因干擾而造成誤判斷。

3 、過放電保護(hù)

　　電池在對外部負(fù)載放電過程中，其電壓會(huì)隨著放電過程逐漸降低，當(dāng)電池電壓降至2.5v時(shí)，其容量已被完全放光，此時(shí)如果讓電池繼續(xù)對負(fù)載放電，將造成電池的永久性損壞。

　　在電池放電過程中，當(dāng)控制ic檢測到電池電壓低于2.3v（該值由控制ic決定，不同的ic 有不同的值）時(shí)，其“do”腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷�，使v1 由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷，從而切斷了放電回路，使電池?zé)o法再對負(fù)載進(jìn)行放電，起到過放電保護(hù)作用。而此時(shí)由于v1 自帶的體二極管vd1 的存在，充電器可以通過該二極管對電池進(jìn)行充電。

　　由于在過放電保護(hù)狀態(tài)下電池電壓不能再降低，因此要求保護(hù)電路的消耗電流極小，此時(shí)控制ic 會(huì)進(jìn)入低功耗狀態(tài)，整個(gè)保護(hù)電路耗電會(huì)小于0.1 μa。

　　在控制ic檢測到電池電壓低于2.3v至發(fā)出關(guān)斷v1信號(hào)之間，也有一段延時(shí)時(shí)間，該延時(shí)時(shí)間的長短由c3 決定，通常設(shè)為100 毫秒左右，以避免因干擾而造成誤判斷。

4、 過電流保護(hù)

　　由于鋰離子電池的化學(xué)特性，電池生產(chǎn)廠家規(guī)定了其放電電流最大不能超過2c（c= 電池容量/ 小時(shí)），當(dāng)電池超過2c 電流放電時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致電池的永久性損壞或出現(xiàn)安全問題。電池在對負(fù)載正常放電過程中